Nanotecnologia

A vida pulsa continuamente - e esta balança mede essa pulsação

Redação do Site Inovação Tecnológica -  08/11/2017

Nanobalança revela pulsação da vida ao pesar uma única célula viva.[Imagem: Martin Oeggerli/ETH Zurique/Universidade da Basileia]

Nanobalanças

Já existem balanças capazes de pesar moléculas individuaise até um único próton.

As escalas de medição dessas superbalanças encontram-se na faixa dos attogramas (10^-18grama), mas já tem gente trabalhando para medir um zeptograma(10^-21 grama).

Contudo, quando se trata de mexer com coisas vivas - células - as coisas são mais complicadas porque tudo é mole, molhado e não pode ser colocado em qualquer equipamento porque senão morre, destruindo toda a validade do experimento.

Balança para células vivas

Como a boa definição de todo problema engendra sua própria solução, David Martínez-Martín, juntamente com uma equipe da Universidade da Basileia (Suíça) e College de Londres (Reino Unido), usou tudo o que já se sabia sobre medições ultraprecisas para criar uma balança adequada a medir coisas vivas.

A balança consiste em um cristal finíssimo de silício transparente recoberto com um colágeno ou com a proteína fibronectina. O cristal é fixo por uma extremidade, enquanto a outra pode oscilar livremente. As células, que tipicamente pesam entre dois e três nanogramas - 10^-9grama - são pesadas em condições controladas no interior de uma câmara de cultura.

Primeiro, um pulso de laser azul é dirigido para a porção fixa do braço, medindo-se então a oscilação que o laser gera na sua extremidade livre. A seguir, o braço é descido até o meio de cultura, onde ele captura uma célula individual. O processo de geração de oscilação é repetido, com o peso da célula sendo determinado pela diferença nas oscilações com o braço vazio e com ele sustentando a célula.

Esquema e microfotografia da balança de células. [Imagem: David Martínez-Martín et al. - 10.1038/nature24288]

Pulsação das coisas vivas

O dispositivo não apenas permite pesar células individuais, como também monitora em tempo real quaisquer mudanças na massa da célula, o que acabou por trazer surpresas inesperadas.

A resolução da balança está na faixa dos trilionésimos de grama para a massa - 10^-12 grama, ou picogramas - e dos milissegundos para as alterações dos valores lidos - 10^-3 segundo.

Como, com o laser ligado, o processo de pesagem prossegue continuamente, a tela do computador mostra em tempo real qualquer alteração no peso da célula, tornando possível medir a influência que várias substâncias têm sobre a massa celular, o que acontece quando ela é infectada por um vírus ou como sua massa se altera com a divisão celular, entre muitas outras possibilidades.

E os testes iniciais da biobalança já apresentaram alguns desafios para os biólogos: "Nós estabelecemos que o peso das células vivas flutua continuamente em cerca de um a quatro por cento, pois elas regulam seu peso total," explicou Martínez-Martín.

Para não pagar mico, a equipe trabalhou duro para descartar quaisquer possibilidades de erros de medição: eles conseguiram provar que as células apenas param essas flutuações segundo a segundo quando morrem. "Estamos vendo coisas que ninguém nunca observou," entusiasma-se Gotthold Flaschner, que ajudou a construir a balança.

O problema agora passa para os biólogos, que poderão usar a balança para tentar explicar essa "pulsação da vida" - de onde vem e para onde vai a porção da massa da célula que se altera continuamente?

E não serão apenas os biólogos que tirarão proveito da balança. A equipe afirma que já foi contatada por pesquisadores que trabalham com a funcionalização de nanopartículas, que querem usar a nanobalança para controlar a adição de moléculas específicas às nanopartículas para detectar doenças ou levar medicamentos para o interior do corpo humano.

Bibliografia:

Inertial picobalance reveals fast mass fluctuations in mammalian cells
David Martínez-Martín, Gotthold Fläschner, Benjamin Gaub, Sascha Martin, Richard Newton, Corina Beerli, Jason Mercer, Christoph Gerber, Daniel J. Müller
Nature
Vol.: 550, 500-505
DOI: 10.1038/nature24288